工程能力视角下电工电子实训教学的探索

陈灵敏 陈 安 蒋立力 杜宇上 曾思明

广东工业大学实验教学部 广东广州 510006

工程能力是分析工程问题、解决工程问题的能力，是现代工业对工程技术人才的基本要求，是工科大学生实践能力的重要组成部分，也是高校对学生实践能力培养的最终目标。将现代工程理念贯彻到实践教学中，将工程实践能力培养目标纳入到实践教学目标中，是新工科背景下工科大学人才培养的基本要求，是提升大学生工程实践能力和创新能力的重要方法[1-4]。

电工与电子技术实训是一门重要的基础实践课程，我校80%以上专业开设了这门公共基础课。本课程注重实际要求的多样性和客观性，让学生通过参与整体工程(或装置或系统)的调试、性能测定、验收和故障排除等具有工程含义的活动，学习基本的操作技能，经过规范、系统的培养与训练，培养学生的自学能力、分析能力、创新能力和运用理论和知识解决实际问题的工程实践能力与综合能力[5]。广东工业大学是一所应用型工科院校，培养具有工程能力的人才是生存与发展的关键。将工程能力培养深度融入电工电子实训教学中，是提高学生工程实践能力的有效途径。本文针对电工电子实训教学，总结我校近几年的教改成果，探索工程能力视角下电工电子实训教学的改革。

1 整合优化现有的实训项目 提高学生基本工程实践能力

电工电子实训主要训练学生从产品的设计、仿真、制作电路板、焊接、安装、调试、分析结果到成品验收整个系统过程，是电工与电子学科理论导向工程应用的全面总结，这一特点决定了实习课程内容的广泛性和复杂性[6]。表1所示为我校2015年前部分专业两周的电工电子实训教学内容，实训内容以小项目形式独立完成，学生需在固定的两周时间内完成六个独立的小项目。项目多，但项目内容缺乏深度，项目之间缺乏较强的关联性，如Altium Designer电路图制作设计的电路板与后面焊接项目中的电路板不同；收音机的焊接、组装及调试项目中，学生根据设计好的电路板完成焊接，一旦电路出现故障，大部分学生不能排除故障，究其原因，参加电工电子实训的学生大部分为大二以下学生，还未接触系统的专业课程，理论知识体系还不够完善，不能完全理解电路原理和芯片的原理、使用方法，而且学生没有参与电路板的设计，不熟悉电路板的布局布线。为提高学生的学习兴趣，学校采购的收音机多数为市面上出售的外形美观、体积小巧、缺乏测试点的半成品收音机，不方便学生对电路进行故障检测和结果测试。

表1 实训教学内容

通过对现有的项目和实践平台进行评估和分析，现将实训项目进行优化与重组，构建体现工程实践能力的实训项目体系，如图1所示。将六个小项目整合为两个具有工程特色的独立项目，每个项目采用分步完成，层层递进，难度递增，其中项目1涉及安全用电规范化的培养，要求学生在固定的时间、课室和指导教师在场的情况下完成。而项目2中涉及电路的设计、调试和测试，在固定的一周时间内完成有一定的难度，学生可自行查阅资料，结合所学知识，课后自行设计，在学期末提交作品。

图1 整合优化的实训项目1与项目2

这些项目主要是针对非电专业和电类大一的学生，主要目标是培养学生的一些基本的工程实践能力：正确熟练使用常用电工工具；掌握三相异步电动机、交流接触器、热继电器、继电器、控制按钮开关的使用方法；了解三相异步电动机正反转的基本原理；掌握三相异步电动机电路基本故障的检测方法；学习采用Altium Designer制作电路原理图及PCB的方法；掌握常用的电子元器件的性能特点、命名方法、识别方法及检测方法；掌握电子工艺的基本知识、操作、布局与工艺；分析与处理简单的电路故障等，学生通过一个工程项目的分步训练，获得基本的工程实践能力。

2 增加跟专业相关的实训项目 完善项目流程，提高学生综合工程实践能力

一些电子专业的大二以上学生，已具备一定的基础实践能力、理论知识能力和自学能力，结合其专业背景增加一些跟专业相关的实训项目和完善项目流程是提高综合工程实践能力的有效方法。实训内容和形式可以采用开放式，如实训项目可以选择指导教师提供选题、学院教师的在研科研项目或自选跟专业相关的项目，学生可以通过团队或个人的形式参与项目，完成项目的时间可以设定为一个时间段，表2所示为我校某一电子专业的指导教师提供的实训项目选题，学生确定好选题后，自主查阅资料，提出设计方案，并对方案进行仿真设计，直到测试出结果、完成项目报告和答辩。完成一个工程项目的具体流程如下。

2.1 选题、项目设计方案

学生自由选题，根据所选的课题方向和1～4人分组协作原则，提交项目组题目和项目组成员名单，并通过指导教师的审查。项目组在四周内提交项目进度表、项目设计方案、项目组成员的分工和贡献度、项目组所需元器件表和项目预算经费表。确定电路设计的主要技术指标和项目的设计方案。

2.2 硬件设计

确定系统总体设计方案，在完成仿真基础上，与指导教师讨论电路设计中的难点和关键点，合理选择电路元器件，初步搭建硬件电路。

2.3 电路制作、调试与测试

根据电路技术指标和设计要求，完成硬件电路制作、调试和测试，并要求保留所有测试结果，完成测试报告，提交测试报告。项目组于答辩前两周内预约指导教师，完成电路系统的性能测试。

2.4 项目报告的撰写

按照项目报告的撰写要求撰写本项目报告，并在答辩前一周提交项目报告书。

2.5 答辩

各项目组在学期结束前的一个月内与指导教师预约答辩时间，并现场通过PowerPoint形式讲解项目的完成情况，组员按项目分工分别回答问题。教师根据考核要求和考核标准对每位组员评分。

表2 实训项目选题

图2所示为完成波形发生器项目时不同组所采取的几种不同的项目方案，对比不同的设计方案，项目组之间相互学习，比较电路的优缺点，开阔了视野。按照工程项目流程完成一个项目，不仅可以提高学生综合工程实践能力，如问题发现、资料查阅、信息提炼、电路设计、仿真与制作一体化、系统设计、电路分析、报告撰写、数据处理等，同时也锻炼了学生自主学习和团队协作能力。

图2 波形发生电路设计方案

3 基于工程实践能力培养的实训考核模式与方法

电工实训考核是实训教学的重要组成部分。通过实训考核，既能够实现对学生学习效果的客观评价，同时又对教师的教学水平、教学效果，教学中存在的问题等形成较为直观的反馈，其结果中反馈的教、学过程中的各种信息数据，对于激励学生的学习和改进教师教学方法具有重要作用。电工电子实训内容主要以工程项目的形式实现，其考核模式要充分体现工程特点，为学生工程实践能力的培养提供准绳。考核模式应结合具体的实际项目选择灵活的考核模式，如个人考核与项目组考核结合，理论考核和实践考核结合。考核指标需细化，建立体现项目中工程实践能力核心条款的考核指标，合理量化各项考核指标，根据指标的重要性设置每项考核指标的分值比例，建立科学的考核成绩计算方法。表3、表4所示为我校某一电子专业电工电子实训课程的项目组和个人考核指标。考核分为项目组考核和个人考核两部分，个人考核建立在项目组考核的基础上，先对项目组进行整体考核，然后根据个人在项目组的参与度与贡献度分别对个人进行考核。项目组考核建立了三级考核指标，其中一级考核指标反映了完成一个工程项目的主要考核指标，而三级指标的细化更方便教师对学生的学习情况的真实评价，提高考核的可操作性、公正性，同时学生也更清楚自己在整个项目中须掌握的各项具体实践能力。

表3 课程项目组考核指标(总分100分)

表4 课程个人考核成绩指标(总分100)

4 结语

工科高校是国家培养具有工程能力人才的重要基地，是新工科建设的主力军。在电工电子实训教学中，通过将传统的电工电子实训内容整合优化，使其具备工程项目特色，增加跟专业相关的实训项目，并完善实训项目的流程，建立科学合理的电工电子实训考核模式和方法，促进大学生工程实践能力和创新能力的发展，适应新工科建设人才培养的需求，为国家造就一批综合素质高的工程应用型人才。